(19) |
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(11) |
EP 0 960 274 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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29.01.2003 Patentblatt 2003/05 |
(22) |
Anmeldetag: 03.04.1998 |
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/DE9800/945 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 9901/5783 (01.04.1999 Gazette 1999/13) |
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(54) |
KRAFTSTOFFEINSPRITZVORRICHTUNG FÜR BRENNKRAFTMASCHINEN
FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT SE |
(30) |
Priorität: |
24.09.1997 DE 19742073
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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01.12.1999 Patentblatt 1999/48 |
(73) |
Patentinhaber: ROBERT BOSCH GMBH |
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70442 Stuttgart (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- BOECKING, Friedrich
D-70499 Stuttgart (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 19 612 738 DE-U- 29 717 649 US-A- 4 175 587
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DE-A- 19 621 583 GB-A- 2 295 881 US-A- 5 526 791
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
aus. Bei einer solchen aus der EP 0 657 642 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung
besteht die Kraftstoffhochdruckquelle aus eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die Kraftstoff
aus einem Niederdruckraum in einen Hochdrucksammelraum fördert, der über Druckleitungen
mit den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden
Einspritzventilen verbunden ist, wobei das gemeinsame Druckspeichersystem (Common
Rail) durch eine Drucksteuereinrichtung auf einem bestimmten Druckniveau gehalten
wird. Zur Steuerung der Einspritzzeiten und Einspritzmengen, ist an den Einspritzventilen
jeweils ein elektrisch gesteuertes Steuerventil vorgesehen, das mit seinem Öffnen
und Schließen die Kraftstoffhochdruckeinspritzung steuert. Dabei ist das Steuerventil
bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet,
das einen an der Einspritzöffnung des jeweiligen Einspritzventils mündenden Druckkanal
mit der von der Hoch-druckquelle abführenden Einspritzleitung oder mit einer Entlastungsleitung
in einen Niederdruckraum verbindet.
[0002] Da das 3/2-Wegesteuerventil bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung direkt
vom Stellglied eines Elektromagneten betätigt wird, weist die bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung
den Nachteil auf, daß der Hub des Ventilglieds des 3/2-Wege-Steuerventils und damit
die Steuerwirksamkeit des Ventils begrenzt ist. Mit der bekannten Kaftstoffeinspritzeinrichtung
ist es wegen der Verwendung eines Elektromagneten besonders schwierig, eine hohe Schaltgeschwindigkeit
des Steuerventils zu erzielen, insbesondere, wenn mit dieser Einrichtung eine kleine
Voreinspritzmenge und anschließend eine große Haupteinspritzmenge über das Kraftstoffeinspritzventil
eingespritzt werden soll, somit also das Steuerventil für diesen Vorgang zweimal geöffnet
und geschlossen werden muß.
Vorteile der Erfindung
[0003] Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß mit Hilfe des Steuerventils
ein großer Durchtrittsquerschnitt verwirklicht werden kann, der ein schnelles Öffnen
und Schließen des Einspritzventilgliedes ermöglicht und ein kleinbauendes elektrischgesteuertes
Vorsteuerventil dazu verwendet wird, das die großen Durchtrittsquerschnitte bereitstellende
Steuerventil zu schalten. Dadurch, daß ferner zur Betätigung des Ventilgliedes des
Vorsteuerventils ein Piezoantrieb verwendet wird, kann eine erhöhte Schaltgeschwindigkeit
erzielt werden. Eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit darüber hinaus ergibt sich
für die Verwirklichung einer Voreinspritzung aus der Maßnahme, daß das Vorsteuerventil
zwei Ventilsitze aufweist, die im Verlauf des Entlastungskanals des Arbeitsraumes
angeordnet sind und die bei einer einzigen Betätigung des Vorsteuerventilgliedes im
Wechsel geöffnet und geschlossen werden. Damit wird ohne Zeitverluste durch einen
Feldaufbau in einem Elektromagneten bzw. Feldabbau und ohne den hohen Energiebedarf,
der sonst dazu erforderlich wäre, mit einer einzigen Erregung des Piezoantriebs eine
Zwischenentlastung des Arbeitsraumes erzielt, die nur noch durch den Weg, den das
Vorsteuerventilglied zurücklegen muß, und die Stellgeschwindigkeit des Piezoantriebs
bestimmt ist. In Verbindung mit dem durch das Steuerventil steuerbaren sehr großen
Querschnitt kann man so ein sehr schnelles Schalten des Steuerventil realisieren und
entsprechend kurze Einspritzmengen steuern. Durch die Eigenschaft des Piezoantriebs
mit seinem Stellorgan eine andere, zwischen den Ventilsitzen liegende Stellung einnehmen
zu können, kann in hochgenauer Weise auch die Haupteinspritzmenge gesteuert werden.
Zeichnung
[0004] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Gesamtdarstellung
der Erfindung und Figur 2 eine ausschnittweise Vergrößerung der Darstellung von Figur
1
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
[0005] Das in der Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 1 weist ein Kraftstoffeinspritzventilglied
2 auf, das mit einem Führungsteil 3 in einer Bohrung 4 eines Kraftstoffeinspritzventilgehäuses
5 geführt ist. Am einen Ende des Kraftstoffeinspritzventilglieds weist dieses eine
Dichtfläche 6 auf, die auf einem Ventilsitz 7 am Gehäuse zur Anlage bringbar ist und
dabei Kraftstoffeinspritzöffnungen 8 von einem Druckraum 9 trennt, der sich in Form
eines Ringraumes 10 um das Ende des Kraftstoffeinspritzventilglieds 2 herum bis zum
Ventilsitz 7 hin erstreckt. Der Druckraum 9 ist über einen Druckkanal 12 und über
ein Steuerventil 15 mit einer Kraftstoffhochdruckquelle 13 verbindbar. In der Kraftstoffhochdruckquelle
steht Kraftstoff, der auf Einspritzdruck gebracht ist, ständig zur Verfügung.
[0006] Im Bereich des Druckraumes 9 weist das Einspritzventilglied eine Druckschulter 16
auf, über die es bei Druckbeaufschlagung im Druckraum 9 gegen eine an der Rückseite
des Kraftstoffeinspritzventilglieds 2 angreifende Schließfeder 17 vom dem Ventilsitz
7 zwecks Einspritzung abgehoben werden kann. Der die Schließfeder 7 aufnehmende rückwärtige
Raum 18 ist über einen Entlastungskanal 19 druckentlastet.
[0007] Der Raum 18 wird andererseits durch einen Endkolben 21 eines koaxial zum Kraftstoffeinspritzventilglied
angeordneten Steuerventilglied 23 begrenzt. Dieses ist Teil eines Steuerventils 24,
das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das Steuerventilglied 23 ist dabei in einer
Stufenbohrung geführt, deren im Durchmesser kleinerer Teil 26 auch den Raum 18 aufnimmt
und den Endkolben 21 dicht führt und deren im Durchmesser größerer Teil 27 einen Kolbenteil
28 des Steuerventilgliedes 23 führt. Der Kolbenteil 28 begrenzt mit seiner Stirnseite
29 einen Arbeitsraum 31 im Kraftstoffeinspritzventilgehäuse und ist auf seiner der
Stirnseite 29 abgewandten Seite mit einer kegelförmig verlaufenden, ersten Dichtfläche
32 versehen, die sich zu einer Durchmesserreduzierung 34 verjüngt. Die Durchmesserverengung
34 geht dann unter Bildung einer Steuerkante 46 sich kegelförmig erweiternd in das
dem Druckraum 18 abgewandten Ende des Endkolbens 21 über. Die erste Dichtfläche 32
arbeitet mit einem am Übergang des im Durchmesser größeren Stufenbohrungsteil 27 zum
im Durchmesser kleineren Stufenbohrungsteil 26 ausge-bildeten ersten Ventilsitz 36
zusammen. Eine Verstellung des Steuerventilgliedes 23 in der anderen Richtung ist
durch die Anlage seiner Stirnseite 29 an einer den Arbeitsraum 31 auf der gegenüberliegenden
Seite abschließenden Wand 75 begrenzt.
[0008] Im Bereich zwischen der Stirnseite 29 und erster Dichtfläche 32 hat der Kolbenteil
28 eine ringförmige Einschnürung 38 und begrenzt dort einen Ringraum 39, der zusammen
mit einer Innenausnehmung des im Durchmesser größeren Stufenbohrungsteils 27 im Anschluß
an den ersten Ventilsitz 36 gebildet wird und der ständig über eine Druckleitung 40
mit der Kraftstoffhochdruckquelle 13 verbunden ist. Im Kolbenteil 28 ist ein schräg
zur Längsachse des Steuerventilgliedes 23 verlaufender Kanal 41 vorgesehen, der die
Einschnürung 38 mit dem Arbeitsraum 31 verbindet und der zur Seite des Arbeitsraumes
31 eine Durchmesserbegrenzung 42 aufweist, die den Zustrom von durch Kraftstoff aus
der Krafstoffhochdruckquelle gebildetem Druckmittel in den Arbeitsraum 31 drosselt
bzw. dessen Zuströmrate begrenzt.
[0009] In dem im Durchmesser kleineren Stufenbohrungsteil 26 wird zwischen der Wand der
Stufenbohrung und der Durchmesserreduzierung 34 am Steuerventilglied 23 ein Ringraum
45 gebildet, in den der Druckkanal 12 einmündet. In der Wand des Stufenbohrungsteils
26 ist ferner eine Innenausnehmung 44 vorgesehen mit einer zum Ventilsitz 36 hin orientierten
Begrenzungskante 49, die zusammen mit der Steuerkante 46 des Endkolbens 21 ein Schieberventil
bildet. Ferner ist am Endkolben eine Abflachung 47 vorgesehen, die zusammen mit der
Wand des im Durchmesser kleineren Stufenbohrungsteil 26 einen Durchflußquerschnitt
bildet, der ständig zum Raum 18 offen ist. Zur Seite des Ringraumes 45 hin ist die
Abflachung durch eine horizontale Kante 48 begrenzt, die so liegt, daß in der in der
Figur 2 gezeigten Stellung des Steuerventilglieds 23 bei am ersten Ventilsitz 36 anliegender
ersten Dichtfläche 32 eine Verbindung zwischen dem Raum 18 über die Abflachung 47
zum Innenausnehmung 44 und damit weiter über den Druckkanal 12 zum Druckraum hergestellt
ist. Der Druckraum 9 wird in dieser Stellung des Ventilgliedes 23 entlastet. Diese
Verbindung wird erst dann geschlossen wird, wenn die erste Dichtfläche 32 bei einer
Axialverschiebung des Steuerventilglieds 23 vom ersten Ventilsitz abgehoben hat, wobei
dieser Hub durch die Anlage der Stirnfläche 29 an der abschließenden Wand 75 begrenzt
wird. Im Lauf dieser Bewegung überfährt die Steuerkante 46 die Begrenzungskante 49
und verschließt in der Funktion als Schieberventil die Verbindung zwischen Innenausnehmung
44 und Ringraum 45. Bis zu dieser Stellung bleibt die Kante 48 der Abflachung immer
unterhalb der Steuerkante46, sodaß sich keine Verbindung zwischen dem Raum 18 und
dem Ringraum 45 ergibt und in dieser Stellung der von der Krafstoffhochdruckquelle
zum Druckraum 9 geleitete Kraftstoff nicht zum Raum 18 entlastet wird.
[0010] Der Arbeitsraum 31 ist über eine Entlastungsleitung 50 entlastbar, die axial vom
Arbeitsraum 31 abführt und eine eine Abflußrate begrenzende Durchmesserbegrenzung
51 aufweist. Der Entlastungskanal mündet in einen Ventilraum 53 eines Vorsteuerventils
55. Im Ventilraum 53 ist ein Schließkörper 56 eines Ventilglieds 54 des Vorsteuerventils
55 verstellbar, welcher Schließkörper 56 sich am Ende eines Stößels 57 befindet, der
in einer Führungsbohrung 58 im Kraftstoffeinspritzventilgehäuse 5 geführt ist. Am
Eintritt des Entlastungskanals 50 in den Ventilraum 53 befindet sich ein erster Ventilsitz
60 des Vorsteuerventils, mit dem eine erste Dichtfläche 61 am Schließkörper 56 in
einer ersten Verschiebeposition des Schließkörpers 56 zur Anlage kommt und den Abfluß
durch den Entlastungskanal 50 verschließt. Auf der der ersten Dichtfläche 61 gegenüberliegenden
Seite des Schließkörper 56 weist dieser eine zweite Dichtfläche 62 auf, die zur Seite
des Stößels 57 hin in eine Ringnut 63 desselben übergeht. Diese Ringnut begrenzt in
der Führungsbohrung 58, die über einen zweiten Ventilsitz 64 in den Ventilraum 53
mündet, einen Ringraum 65, der ständig mit einem weiterführenden Teil 66 des Entlastungskanals
50 verbunden ist. In einer zweiten Stellung des Schließkörpers 56 hat dieser mit seiner
in Anlage am zweiten Ventilsitz 64 befindlichen zweiten Dichtfläche 62 die Verbindung
der Entlastungsleitung 50 aus dem Ventilraum 53 zum weiterführenden Teil 66 der Entlastungsleitung
unterbrochen.
[0011] Der Schließkörper 56 wird unter Einwirkung einer Stellkraft in Form einer Druckfeder
68 in Schließrichtung mit Anlage seiner zweiten Dichtfläche 62 am zweiten Ventilsitz
64 beaufschlagt. Hierzu ist die Druckfeder 68 zwischen dem Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils
und einem Federteller 69 am Stößel 57 eingespannt. Auf den Stößel 67 wirkt ein weiterer
Kolben 70, der mit seinem anderseitigen Ende einen hydraulischen Raum 71 begrenzt,
der andererseits durch einen Stellkolben 72 begrenzt ist, welcher Teil eines Piezoantriebes
73 ist, der hier nicht näher dargestellt ist. Es ist Sorge getragen, daß der hydraulische
Raum 61 immer gefüllt ist. Er dient zur Stellwegübersetzung derart, daß die Stellfläche
des Stellkolbens 72 im Querschnitt größer ist als die Stellfläche des weiteren Kolbens
70, so daß ein kleiner Verstellweg des Stellkolbens 72 einen großen Verstellweg des
weiteren Kolbens 70 bewirkt und entsprechend ein großer Öffnungshub des Schließkörpers
56 erzielt werden kann. Insbesondere ist damit gewährleistet, daß der Schließkörper
56 sich vom zweiten Ventilsitz 64 zum ersten Ventilsitz 60 bewegen kann und in beiden
Positionen ein dichter Verschluß der Entlastungsleitung erzielt wird. Durch den Piezoantrieb
ist es ferner ermöglicht, daß der Schließkörper 56 auch in einer mittleren Stellung
verharren kann, bei der der Durchfluß an beiden Ventilsitzen 60 und 64 offen bleibt
und somit eine dauernde Entlastung des Arbeitsraumes 31 über die Entlastungsleitung
50 eingestellt werden kann.
[0012] Das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil arbeitet folgendermaßen: In der gezeigten
Position des Schließkörpers 56 ist die Entlastungsleitung 50 verschlossen. In diesem
Fall kann Kraftstoff, der auf Einspritzdruck gebracht ist, vom Kraftstoffhochdruckspeicher
13 über den Ringraum 39, den Kanal 41 und die Durchmesserverengung 42 in den Arbeitsraum
31 gelangen und dort ebenfalls einen Druck aufbauen, der dem Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher
entspricht. Dieser bewirkt, daß das Steuerventilglied 23 in der gezeigten Stellung
verharrt, bei der die erste Dichtfläche 32 am ersten Ventilsitz 36 anliegt und somit
eine Verbindung zwischen dem Ringraum 39 und dem Ringraum 45 unterbunden ist. Somit
kann auch kein Hochdruckkraftstoff von der Druckleitung 40 über den Druckkanal 12
in den Druckraum 9 gelangen und das Kraftstoffeinspritzventilglied 2 in geöffnete
Stellung bringen. In diesem Falle erfolgt keine Einspritzung, das Einspritzventilglied
2 ist unter der Einwirkung der Rückstellkraft in Form der eingespannten Druckfeder
17 in Schließstellung gehalten. Um eine Kraftstoffeinspritzung auszulösen, wird nun
der Piezoantrieb 73 erregt und hebt den Schließkörper 56 vom zweiten Ventilsitz 64
ab, so daß der Arbeitsraum 31 entlastet wird. Dies bewirkt, daß das Steuerventilglied
23 unter Einwirkung einer Rückstellkraft, die z. B. eine vom Krafstoffdruck belastete
Druckschulter am Schließglied sein kann oder eine nicht weiter gezeigte Feder, verschoben
wird derart, daß es mit seiner ersten Dichtfläche 32 vom ersten Ventilsitz 36 abhebt
und eine Verbindung zwischen dem Ringraum 39 über die Durchmesserverengung 34 zum
Ringraum 45 herstellt und so der Kraftstoff aus dem Kraftstoffhochdruckspeicher in
den Druckraum 9 über den Druckkanal 12 gelangen kann. Infolgedessen wird das Kraftstoffeinspritzventilglied
2 von seinem Ventilsitz 7 abgehoben, und es erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung. Zur
Unterbrechung dieser Kraftstoffeinspritzung bzw. zu deren Beendigung muß der Schließkörper
56 wieder an einen der Sitze 60 oder 64 gelangen. In dem Moment baut sich im Arbeitsraum
31 durch Zufluß von Hochdruckkraftstoff über den Kanal 41 wieder der ursprüngliche
hohe Druck auf, so daß das Steuerventilglied 23 zurück auf den ersten Ventilsitz 36
bewegt wird und somit der Zufluß von Kraftstoffhochdruck unterbunden wird. Dies führt
zur Beendigung der Einspritzung. In dieser Stellung des Steuerventilglieds 23 ist
der Ringraum 45 über die Abflachung 47 mit dem Raum 18 verbunden, so daß sich der
Druck im Druckraum 9 schnell entspannen kann. Dies unterstützt ein schnelles Schließen
des Einspritzventilglieds.
[0013] Durch den Piezoantrieb kann der Schließkörper 56 auf unterschiedliche Art und Weise
bewegt werden. In einem ersten Modus kann der Piezoantrieb 73 erregt werden, und es
erfolgt eine Bewegung des Schließkörpers 56 vom ersten Ventilsitz 64 weg mit anschließender
Entlastung des Arbeitsraumes 31 bei geöffneter Entlastungsleitung 50, 66 und dann
ein Wiederanliegen des Schließkörpers 56 mit seiner zweiten Dichtfläche 61 am zweiten
Ventilsitz 62 und einem Wiederschließen des Entlastungskanals. Bei diesem Vorgang
wird also der Arbeitsraum 31 kurzzeitig entlastet und daran anschließend der Druck
im Arbeitsraum 31 wieder auf den ursprünglichen Wert aufgebaut. Dies hat zur Folge,
daß das Steuerventilschließglied 23 eine kurze Bewegung ausführt, indem es ebenfalls
kurzzeitig die Verbindung zwischen der Druckleitung 40 und dem Druckkanal 12 herstellt,
was eine kurzzeitige Einspritzung auslöst.
[0014] Daran anschließend wird das Einspritzventilglied 2 sofort wieder geschlossen, weil
auch die Verbindung zwischen Druckleitung 40 und Druckkanal 12 durch das Wiederschließen
des Steuerventilglieds 23 unterbunden wird. Eine solche kurzzeitige Einspritzung ist
besonders vorteilhaft zur Erzielung einer Voreinspritzung bei Dieselbrennkraftmaschinen.
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird der Schließkörper 56 in eine mittlere
Stellung zwischen den beiden Ventilsitzen 64 und 60 gebracht, so daß der Arbeitsraum
31 länger entlastet bleibt und entsprechend auch das Kraftstoffeinspritzventilglied
2 längere Zeit von seinem Ventilsitz abgehoben ist entsprechend einer dazugehörigen
Hauptkraftstoffeinspritzmenge. Für eine vorgezogene Voreinspritzung mit nachfolgender
Haupteinspritzung wird somit der Piezoantrieb 73 so erregt, daß er zunächst den Schließkörper
56 vom zweiten Ventilsitz 64 weg zum ersten Ventilsitz 60 bewegt mit der Folge einer
Voreinspritzung. Anschließend wird der Schließkörper 56 zurückgebracht in eine mittlere
Stellung und zur Beendigung der Haupteinspritzung schließlich wieder zurück an den
zweiten Ventilsitz 64 bewegt. Somit führt der Schließkörper für sowohl eine Voreinspritzung
als auch eine Haupteinspritzung lediglich eine einzige Hin- und Herbewegung aus mit
entsprechender niedriger Erregungsenergie für seinen Antrieb bei hoher Schaltgeschwindigkeit.
Insbesondere kann aufgrund dieser Konstruktion ohne Massenbewegungsumkehrsenergie
eine sehr kurze Einspritzung mit Hilfe eines kleinen Steuerventils gesteuert werden.
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhochdruckquelle
(18), mit der über eine Druckleitung (40) ein ein Druckraum (9) eines Einspritzventils
(1) verbunden ist, das ein Einspritzventilglied (2) aufweist, das unter Einfluß des
dem Druckraum (9) zugeführtem Hochdruckkraftstoff, der an einer Druckschulter (16)
des Einspritzventilglieds gegen eine Rückstellkraft (17) angreift, Einspritzöffnungen
(8) zur Krafstoffeinspritzung öffnet und das bei Entlastung des Druckraumes (9) zu
einem Entlastungskanal (19) geschlossen wird und die Verbindung der Druckleitung (40)
zum Druckraum (9) und die Verbindung des Druckraumes (9) mit dem Entlastungskanal
(19) von einem elektrisch gesteuerten, als 3/2-Wege-Ventil ausgebildeten Steuerventil
(24) mit Steuerventilglied (23) gesteuert wird, wobei das Steuerventilglied (23) einen
Kolbenteil (28) hat, der in einer Führungsbohrung (27) verschiebbar ist und dort mit
seiner Stirnseite (29) einen über einen bestimmten Zuflußquerschnitt (42) mit einer
Druckquelle hohem Druckniveaus verbundenen Arbeitsraum (31) begrenzt, der zur Reduzierung
seines Drucks und zur Betätigung des Steuerventilgliedes (23) durch ein elektrisch
gesteuertes Vorsteuerventil (55) über eine Entlastungsleitung (50) entlastet wird
und ein federbelastetes Ventilglied (54) des Vorsteuerventils von einem Piezoantrieb
(73) angetrieben wird und einen Schließkörper (56) aufweist, auf dessen einander abgewandten
in Verstellrichtung liegenden Seiten je eine Dichtfläche (61, 62) angeordnet sind,
die mit zwei Ventilsitzen (60, 64) zusammenwirken, wobei der eine Ventilsitz (60)
einen Eintritt der Entlastungsleitung (50) in einen den Schließkörper (56) aufnehmenden
Ventilraum (53) begrenzt und der andere der Ventilsitze (64) einen Wiederaustritt
der Entlastungsleitung (50) aus dem Ventilraum (53) begrenzt und der Abstand der Ventilsitze
(60, 64) voneinander so groß ist, daß im Zeitraum der durch die erreichbare Verstellgeschwindigkeit
der Ventilgliedes (54) des Vorsteuerventils über den Weg vom Abheben des Schließkörpers
(56) von einen der Ventilsitze (60, 64) bis zum Aufsetzen des Schließkörpers (56)
auf den anderen der Ventilsitze (60, 64) definiert ist, eine Entlastung des Arbeitsraumes
(31) auftritt, was zu einem durch diesen Zeitraum festgelegten Einspritzvorgang durch
Betätigung des Einspritzventilgliedes (2) führt, wobei zur Steuerung einer großen,
Haupteinspritzmenge der Schließkörper (56) in ein Zwischenstellung zwischen beiden
Ventilsitzen (60, 64) gebracht werden kann, in der über die Dauer der Beibehaltung
dieser Zwischenstellung eine Haupteinspritzmenge zur Einspritzung kommt.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (61, 62) kegelförmig ausgebildet sind.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (56) am einen Ende eines Stößels (57) angeordnet ist, dessen anderes
Ende über eine hydraulischen Raum ( 71) mit dem Piezoantrieb (73) gekoppelt ist.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die eine Dichtfläche (62) angrenzender Teil des Stößels (57) im Durchmesser
reduziert ist und dort zusammen mit einer den Stößel (57) führenden, vom Ventilsitz
(64) ausgehenden Führungsbohrung (58) einen Ringraum (65) begrenzt, der ein Teil des
Entlastungskanals (50) ist und von der Wand der den Ringraum (65) umschließenden Führungsbohrung
(58) aus ein weiterführender Teil (66) der Entlastungsleitung (50) zum Entlastungsraum
hin weiterführt.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungsleitung (50) vorzugsweise stromaufwärts des Ventilraumes ( 53)
eine Durchmesserbegrenzung (51) gebildet wird.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußquerschnitt zum Arbeitsraum (31) als eine Durchmesserbegrenzung (42) in
einer durch den Kolbenteil (28) geführten, an der Stirnseite (29) des Kolbens mündender
Kanal (41) ausgebildet ist, der von einem das Steuerventilglied (23) umgebenden, mit
der Druckquelle (13) mit hohem Druckniveau verbundenen Ringraum (39) ausgeht.
1. Fuel injection device for internal combustion engines, comprising a high-pressure
fuel source (18), which is connected via a pressure line (40) to a pressure chamber
(9) of an injection valve (1), which has an injection valve member (2) which, under
the influence of the high-pressure fuel supplied to the pressure chamber (9) acting
on a pressure shoulder (16) of the injection valve member counter to a restoring force
(17), opens injection openings (8) for fuel injection and which is closed upon relief
of the pressure chamber (9) to a relief conduit (19), and the connection of the pressure
line (40) to the pressure chamber (9) and the connection of the pressure chamber (9)
to the relief conduit (19) is controlled by an electrically controlled control valve
(24) that is designed as a 3/2-way valve and has a control valve member (23), the
control valve member (23) having a piston part (28) that can move in a guide bore
(27) and-, with its end (29), defines there a working chamber (31), which is connected
via a certain inflow cross section (42) to a pressure source having a high pressure
level and is relieved by means of an electrically controlled pilot control valve (55),
by way of a relief line (50), in order to reduce the pressure therein and to actuate
the control valve member (23), and a spring-loaded valve member (54) of the pilot
control valve being driven by a piezoelectric drive mechanism (73) and having a closing
body (56) provided with respective sealing faces (61, 62) disposed on its opposing
ends in the direction of movement, which sealing faces cooperate with two valve seats
(60, 64), one valve seat (60) defining an entry of the relief line (50) into a valve
chamber (53) that contains the closing body (56) and the other valve seat (64) defining
a point of re-emergence of the relief line (50) from the valve chamber (53), and the
distance between the valve seats (60, 64) being such that in the time period defined
by the achievable speed of movement of the valve member (54) of the pilot control
valve over the path from the lifting off of the closing body (56) from one of the
valve seats (60, 64) until the closing member (56) comes to rest on the other valve
seat (60, 64), relief of the working chamber (31) takes place, leading to an injection
event determined by this time period through actuation of the injection valve member
(2), and it being possible, in order to control a large main injection quantity, for
the closing body (56) to be brought into an intermediate position between the two
valve seats (60, 64), in which a main injection quantity is injected for as long as
this intermediate position is maintained.
2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the sealing faces (61, 62) are of conical design.
3. Fuel injection device according to Claim 2, characterized in that the closing body (56) is disposed at one end of a tappet (57) whose other end is
coupled to the piezoelectric drive mechanism (73) by way of a hydraulic chamber (71).
4. Fuel injection device according to Claim 3, characterized in that a portion of the tappet (57) adjoining one sealing face (62) has a reduced diameter
and, together with a guide bore (58) that guides the tappet (57) and starts from the
valve seat (64), defines there an annular chamber (65) which is part of the relief
conduit (50), and an onward-leading part (66) of the relief line (50) leads on to
the relief chamber from the wall of the guide bore (58) surrounding the annular chamber
(65).
5. Fuel injection device according to Claim 4, characterized in that a diameter limitation (51) is formed in the relief line (50), preferably upstream
of the valve chamber (53).
6. Fuel injection device according to Claim 5, characterized in that the inflow cross section to the working chamber (31) is embodied as a diameter limitation
(42) in a conduit (41) that is routed through the piston part (28) and emerges at
the end (29) of the piston, which conduit starts from an annular chamber (39) that
surrounds the control valve member (23) and is connected to the pressure source (13)
having a high pressure level.
1. Installation d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne comportant
une source de carburant à haute pression (18), reliée par une conduite de pression
(40), à une chambre de pression (9), d'un injecteur (1), comportant une aiguille d'injecteur
(2) qui, sous l'action du carburant à haute pression fourni à la chambre de pression
(9) et agissant sur l'épaulement de pression (16) de l'aiguille contre une force de
rappel (17), ouvre des orifices d'éjection (8) pour injecter le carburant, et qui
est fermé lors de la décharge de la chambre de pression (9) vers un canal de décharge
(19), alors que la communication de la conduite de pression (40) vers la chambre de
pression (9) et la communication entre la chambre de pression (9) et le canal de décharge
(19) sont commandés par une soupape de commande (24) en forme de distributeur à tiroir
à 3/2 voies à commande électrique, comportant un organe de commande de soupape (23),
installation selon laquelle
cet organe (23) a une partie (28) en forme de piston coulissant dans un perçage de
guidage (27) en y délimitant avec sa surface frontale (29), une chambre de travail
(31), reliée par une section de passage d'alimentation (42), déterminée, à une source
de pression à un niveau de pression élevé, et cette chambre de travail, pour réduire
sa pression et pour actionner l'organe de commande de soupape (23), est déchargée
par une soupape de commande préalable (55), commandée, vers une conduite de décharge
(50),
alors qu'un organe de soupape (54) chargé par ressort, appartenant à la soupape de
commande préalable, est entraîné par un actionneur piézo-électrique (73) et comporte
un organe d'obturation (56) dont les côtés opposés dans la direction d'actionnement,
comportent chacun une surface d'étanchéité (61, 62) coopérant avec deux sièges de
soupape (60, 64), dont
l'un des sièges de soupape (60) délimite l'entrée de la conduite de décharge (50)
dans une chambre de soupape (53) recevant l'organe d'obturation (56) et l'autre siège
de soupape (64) délimite une sortie de la conduite de décharge (50) de la chambre
de soupape (53), la distance entre les sièges de soupape (60, 64) l'un par rapport
à l'autre étant suffisamment grande pour que dans l'intervalle de temps défini par
la vitesse d'actionnement atteinte par l'organe de soupape (54) de la soupape de commande
préalable dans sa course entre le soulèvement de l'organe d'obturation (56) par rapport
à l'un des sièges de soupape (60, 64) jusqu'à la venue en appui de l'organe d'obturation
(56) sur l'autre siège de soupape (60, 64), il se produit une décharge de la chambre
de travail (31), conduisant à une opération d'injection fixée par cet intervalle de
temps par l'actionnement de l'aiguille d'injecteur (2),
et pour la commande d'une dose d'injection principale, importante, l'organe d'obturation
(56) peut être mis dans une position intermédiaire entre les deux sièges de soupape
(60, 64), dans laquelle, pendant la durée du maintien de cette position intermédiaire,
on injecte une dose principale.
2. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
les surfaces d'étanchéité (61, 62) sont de forme conique.
3. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
l'organe d'obturation (56) est prévu à une extrémité d'un poussoir (57) dont l'autre
extrémité est couplée par une chambre hydraulique (71) à l'actionneur piézo-électrique
(73).
4. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 3,
caractérisé en ce qu'
une partie du poussoir (57) adjacente à la surface d'étanchéité (62) est de diamètre
réduit et y délimite avec un perçage de guidage (58) guidant le poussoir (57) et partant
du siège de soupape (64), un volume annulaire (65) qui fait partie du canal de décharge
(50) et qui part de la paroi du perçage de guidage (58) entourant le volume annulaire
(65) pour constituer une partie (66) de la conduite de décharge (50) allant à la chambre
de décharge.
5. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 4,
caractérisé par
une limitation de diamètre (51) dans la conduite de décharge (50), de préférence en
amont de la chambre (53) de la soupape.
6. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 5,
caractérisê en ce que
la section d'alimentation vers la chambre de travail (31) est réalisée comme limitation
de diamètre (42) dans un canal (41) passant par la partie de piston (28) et débouchant
au niveau de la face frontale (29) du piston, ce canal partant d'une chambre annulaire
(39) reliée à la source de pression (13) à pression élevée, et qui entoure l'organe
de commande de soupape (23).

